UNIVERSITAS INDONESIA

(1)

UNIVERSITAS INDONESIA

RANCANG BANGUN ANTENA 2,4 GHz UNTUK JARINGAN WIRELESS LAN

SKRIPSI

WINDI KURNIA PERANGIN-ANGIN 0806366503

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO DEPOK

JUNI 2010

(2)

UNIVERSITAS INDONESIA

RANCANG BANGUN ANTENA 2,4 GHz UNTUK JARINGAN WIRELESS LAN

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

WINDI KURNIA PERANGIN-ANGIN 0806366503

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO DEPOK

JUNI 2010

(3)

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Windi Kurnia Perangin-angin NPM : 0806366503

Tanda Tangan :

Tanggal : 24 Juni 2010

(4)

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh :

Nama : Windi Kurnia Perangin-angin

NPM : 0806366503

Program Studi : Teknik Elektro

Judul Skripsi : Rancang Bangun Antena 2,4 GHz Untuk Jaringan Wireless LAN

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

DEWAN PENGUJI

Pembimbing : Dr.Ir. Purnomo Sidi Priambodo, M.Sc. ( )

Penguji : Dr. Fitri Yuli Zulkifli, S.T., M.Sc. ( )

Penguji : Filbert Hilman Juwono, S.T., M.T. ( )

Ditetapkan di : Ruang Rapat Lt. 1 DTE Depok

Tanggal : 24 Juni 2010

(5)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan anugrah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Pada dasarnya penyelesaian seminar ini tidak lepas dari bantuan, dorongan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Ir. Purnomo Sidi Priambodo, M.Sc. selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan penulis dalam penyusunan skripsi ini,

2. Prof. Dr. Ir. Eko Tjipto Rahardjo, M.Sc., Dr. Fitri Yuli Zulkifli, ST., M.Sc.

dan Sdr. Aditia Insani atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk melakukan pengukuran parameter antena di Lab. Telekomunikasi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia,

3. Kedua orang tua terkasih dan keluarga penulis yang selalu mendukung dan memberikan dukungan moril,

4. Seluruh staf pengajar dan karyawan Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Indonesia,

5. Teman-teman Ekstensi Teknik Elektro angkatan 2008, dan pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih untuk segala bantuannya.

Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, 24 Juni 2010

Penulis

(6)

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Windi Kurnia Perangin-angin NPM : 0806366503

Program Studi : Teknik Elektro Departemen : Teknik Elektro Fakultas : Teknik

Jenis karya : Skripsi

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty- Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

Rancang Bangun Antena 2,4 GHz Untuk Jaringan Wireless LAN

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok Pada tanggal : 24 Juni 2010

Yang menyatakan

( Windi Kurnia P.)

(7)

ABSTRAK Nama : Windi Kurnia Perangin-angin Program Studi : Teknik Elektro

Judul : Rancang Bangun Antena 2,4 GHz Untuk Jaringan Wireless LAN

Skripsi ini membahas pembuatan antena omnidirectional dan antena sektoral pada frekuensi kerja 2,4 GHz untuk jaringan wireless LAN (local area network).

Parameter yang harus diperhatikan dalam merancang antena untuk wireless LAN yaitu frekuensi kerja, pola radiasi, gain, polarisasi, VSWR, return loss, bandwith, dan impedansi input. Pada skripsi ini telah berhasil dibuat antena omnidirectional dan sektoral pada frekuensi 2,4 GHz. Hasil dari antena omnidirectional tersebut memiliki parameter pola radiasi 360 pada bidang horisontal, gain 9 dB,

^ο

polarisasi vertikal, VSWR 1,233, return loss -20,79 dB, bandwith 230 MHz dan impedansi input 48,3 + j5,17

Ω

. Parameter antena sektoral yang dibuat yaitu pola radiasi 120 pada bidang horisontal, gain 15 dB, polarisasi vertikal, VSWR 1,712,

^ο

return loss -11,57, bandwith 200 MHz dan impedansi input 40,57 + j8,72

Ω

. Hasil pengukuran tersebut mendekati hasil simulasi menggunakan software 4NEC2. Antena yang dibuat sesuai dengan standar wireless LAN, sehingga antena tersebut dapat digunakan dalam jaringan wireless LAN.

Kata kunci : omnidirectional, sektoral, wireless LAN, server, client

(8)

ABSTRACT Name : Windi Kurnia Perangin-angin Study Program : Electrical Engineering

Title : Design and Build Antenna 2,4 GHz for Wireless LAN Network

This research explores experimentally to design and build omnidirectional and sectoral antenna for 2.4 GHz frequency wireless LAN (local area network). The parameters explored and analyzed in the process design of antenna for wireless LAN are operating frequency, radiation pattern, gain, polarization, VSWR, return loss, bandwidth and input impedance. This research report that successfully fabricated omnidirectional and sectoral antenna for 2.4 GHz frequency. The omnidirectional antenna has 360 radiation pattern in horizontal plane, 9 dB gain,

^ο

vertical polarization, 1.233 VSWR, -20.79 dB return loss, 230 MHz bandwidth and 48,3 + j5,17

Ω

input impedance. The sectoral parameters are 120 radiation

^ο

patern in horizontal plane, 15 dB gain, vertical polarization, 1.712 VSWR, -11.57 return loss, 200 MHz bandwidth and 40,57 + j8,72

Ω

input impedance. The result of measurement approache the simulation of 4NEC2 software. The omnidirectional and sectoral antenna are complied with wireless LAN standards, so the antenna can be used for wireless LAN network.

Key words: omnidirectional, sectoral, wireless LAN, server, client

(9)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …….……… i

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS………... ii

HALAMAN PENGESAHAN ………... iii

KATA PENGANTAR... iv

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... v

ABSTRAK ………. vi

DAFTAR ISI ………. viii

DAFTAR TABEL ……… x

DAFTAR GAMBAR ……….. xi

BAB 1 PENDAHULUAN ……….. 1

1.1 Latar Belakang..………... 1

1.2 Perumusan Masalah ..……….. 2

1.3 Batasan Masalah………. 3

1.4 Tujuan.……….………… 3

1.5 Metodologi..……… 3

1.6 Sistematika Pembahasan.……… 4

BAB 2 DASAR TEORI ……… 6

2.1 Pengertian Antena ………. 6

2.2 Mekanisme Radiasi Antena..………. 7

2.3 Pola Radiasi Antena………. 9

2.3.1 Pola Radiasi Antena Omnidirectional……….. 11

2.3.2. Pola Radiasi Antena Sektoral ……… 12

2.4 Polarisasi……….………. 13

2.4.1 Polarisasi Linear………..………… 13

2.4.2 Polarisasi Melingkar (Circular Polarization)……….. 14

2.4.3 Polarisasi Ellips……….. 15

2.5 Bandwith……….………… 15

2.6 Beamwidth…………..……….……… 16

2.7 Kerapatan Daya Radiasi……….. 17

2.8 Intensitas Radiasi……….…………... 17

2.9 Directivity..………. 18

2.10 Gain Antena...………. 18

2.11 Impedansi Masukan Antena………. 19

2.12 VSWR....……….. 20

2.13 Antena Omdirectional...………. 21

2.14 Antena Sektoral..……….. 22

2.15 Kabel Koaksial .………….………... 23

2.16 Jaringan Wireless Local Area Network (W-LAN)…..………. 24

2.16.1 Komponen Wireless LAN……… ..……….. 25

2.16.2 Topologi Jaringan Wireless LAN ………. 27

BAB 3 PERANCANGAN ANTENA 2,4 GHz UNTUK JARINGAN WIRELESS LAN ………..……… 29

3.1 Perancangan Antena Omdirectional ……….……….. 29

(10)

3.1.1 Struktur Antena Omnidirectional………. 29

3.1.2 Perancangan Antena Omdirectional...………… 30

3.1.3 Simulasi Antena Omnidirectional Menggunakan Software 4NEC2 ... 31

3.1.4 Proses Perancangan Antena Omnidirectional ……….. 33

3.2 Perancangan Antena Sektoral 120

^°

……….... 36

3.2.1 Struktur Antena Sektoral………...……….36

3.2.2 Perancangan Antena Sektoral………... 37

3.2.3 Simulasi Antena Sektoral Menggunakan 4NEC2... 39

3.2.4 Proses Pembuatan Antena Sektoral………...…. 40

BAB 4 PENGUJIAN DAN PENGUKURAN PARAMETER ANTENA ……… 43

4.1 Pengukuran Pola Radiasi Antena ……….. 43

4.1.1 Pengukuran Pola Radiasi Antena Omnidirectional……….…...… 46

4.1.2 Pengukuran Pola Radiasi Antena Sektoral….………. 50

4.2 Pengukuan VSWR Antena ………. 54

4.2.1 Hasil Pengukuran VSWR Antena Omnidirectional... 55

4.2.2 Hasil Pengukuran VSWR Antena Sektoral ….……... 56

4.3 Pengukuan Impedansi Input ……….………….…… 56

4.3.1 Hasil Pengukuan Impedansi Input Antena Omnidirectional………..…... 57

4.3.2 Hasil Pengukuan Impedansi Input Antena Sektoral……….………. 58

4.4 Pengukuan Return Loss……… 58

4.4.1 Hasil Pengukuan Return Loss Antena Omnidirectional……….……… 59

4.4.2 Hasil Pengukuan Return Loss Antena Sektoral ………..….. 60

4.5 Pengukuan Bandwith……….. 60

4.5.1 Pengukuan Bandwith Antena Omnidirectional……… 61

4.5.2 Pengukuan Bandwith Antena Sektoral…………..….. 61

4.6 Pengukuran Gain ………... 61

4.6.1 Gain Antena Omnidirectional ... 62

4.6.2 Gain Antena Sektoral ... 62

4.7 Pengukuran Polarisasi ... 63

4.7.1 Polarisasi antena Omnidirectional... 63

4.7.2 Polarisasi Antena Sektoral ... 64

4.8 Pengujian Antena Pada Jaringan Wireless LAN….…..……..… 65

4.9 Analisa Penggunaan Antena dalam Jaringan Wireless LAN... 71

BAB 5 KESIMPULAN..……….. 78

DAFTAR REFERENSI ………..….. 79

LAMPIRAN………... 80

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi standar IEEE 802.11... 25

Tabel 4.1 Hasil pengukuran level daya antena omnidirectional... 48

Tabel 4.2 Hasil pengukuran level daya antena sektoral ... 52

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Radiasi dihasilkan oleh muatan bergerak dengan

percepatan... 8

Gambar 2.2 Dimensi pola radiasi... 9

Gambar 2.3 Pola radiasi dari suatu antena……….. 10

Gambar 2.4 Ilustrasi bidang pola radiasi ………... 10

Gambar 2.5 Pola radiasi bentuk donat ………... 11

Gambar 2.6 Bentuk pola radiasi antena omnidirectional ……….. 12

Gambar 2.7 Bentuk pola radiasi antena sektoral ………... 13

Gambar 2.8 Polarisasi linear ……….. 14

Gambar 2.9 Polarisasi melingkar ……….. 14

Gambar 2.10 Polarisasi ellips ………... 15

Gambar 2.11 Lobe pada pola radiasi antena ………... 17

Gambar 2.12 Antena Omnidirectional ………... 22

Gambar 2.13 Antena Sektoral ………... 23

Gambar 2.14 Kabel koaksial ………... 24

Gambar 2.15 Acces point dari produk Linksys, Symaster, Dlink ………. 26

Gambar 2.16 Wireless LAN card dari produk Linksys, 3COM ………. 26

Gambar 2.17 Konfigurasi Jaringan Wireless LAN ………... 27

Gambar 2.18 Mode Ad-Hoc ………... 28

Gambar 2.19 Mode Infrastruktur ………... 28

Gambar 3.1 Kabel koaksial RG-213 ………... 29

Gambar 3.2 Konektor kabel koaksial N-type ………... 30

Gambar 3.3 Kabel Pigtail ………... 30

Gambar 3.4 Disain antena omnidirectional ………... 31

Gambar 3.5 Setup nilai segmen antena omnidirectional pada software 4NEC2 ... 32

Gambar 3.6 Pola radiasi simulasi antena omnidirectional ………. 33

Gambar 3.7 Panjang tiap segmen ………... 33

Gambar 3.8 Balun antena omnidirectional ... 34

Gambar 3.9 Hasil pembuatan antena omnidirectional ……….. 35

Gambar 3.10 Zona 120 ………..

^°

36 Gambar 3.11 Kawat email ………... 37

Gambar 3.12 Kabel koaksial RG - 58 ………... 37

Gambar 3.13 Bentuk rancangan antena sektoral ... 38

Gambar 3.14 Simulasi antena sektoral ……… 39

Gambar 3.15 Pola radiasi simulasi antena sektoral ……… 40

Gambar 3.16 Balun antena sektoral ... 41

Gambar 3.17 Hasil Rancangan Antena Sektoral ... 42

Gambar 4.1 Acces Point ………. 44

Gambar 4.2 Tampilan pengukuran level sinyal pada wireless monitor ... 45

Gambar 4.3 Kabel Pigtail ……… 46

Gambar 4.4 PCMCIA Card ………. 46

Gambar 4.5 Metode pengukuran pola radiasi antena omnidirectional …… 47

(13)

Gambar 4.6 Rotasi antena ……….… 48

Gambar 4.7 Pola radiasi antena omnidirectional tanpa cover ……… 49

Gambar 4.8 Pola radiasi antena omnidirectional dengan cover ……… 50

Gambar 4.9 Metode pengukuran pola radiasi antena sektoral ……… 51

Gambar 4.10 Pola radiasi antena sektoral tanpa cover ………. 53

Gambar 4.11 Pola radiasi antena sektoral dengan cover .………. 53

Gambar 4.12 Metode pengukuran VSWR ………. 54

Gambar 4.13 Hasil pengukuran VSWR antena omnidirectional …………. 55

Gambar 4.14 Hasil Pengukuran VSWR Antena Sektoral ……… 56

Gambar 4.15 Hasil pengukuran impedansi input antena omnidirectional … 57 Gambar 4.16 Hasil pengukuran impedansi input antena sektoral ………… 58

Gambar 4.17 Hasil pengukuran return loss antena omnidirectional ……… 59

Gambar 4.18 Hasil pengukuran return loss antena sektoral ………. 60

Gambar 4.19 Axial ratio antena omnidirect ……… 64

Gambar 4.20 Axial ratio antenna sektoral………...………… 65

Gambar 4.21 Implementasi antena dalam suatu jaringan wireless LAN…….. 66

Gambar 4.22 Tampilan login ke acces point ……… 66

Gambar 4.23 Tampilan home dari acces point ………. 67

Gambar 4.24 Tampilan setting SSID ……… 67

Gambar 4.25 Tampilan setting IP ………. 68

Gambar 4.26 Tampilan koneksi acces point dengan client ……….. 69

Gambar 4.27 Hasil pengecekan koneksi antena pada WLAN... 70

Gambar 4.28 Hasil ping dari client ke acces point ……….. 70

Gambar 4.29 Level daya acces point tanpa menggunakan antenna ………. 77

(14)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era teknologi saat ini, informasi selalu berkembang dengan sangat cepat. Manusia memerlukan komunikasi untuk saling bertukar informasi di mana saja, kapan saja dan dengan siapa saja. Salah satu sistem komunikasi yang merupakan andalan bagi terselenggaranya integrasi sistem telekomunikasi secara global adalah sistem komunikasi nirkabel (wireless). Antena merupakan perangkat yang digunakan dalam sistem komunikasi wireless.

Sistem komunikasi wireless digunakan oleh banyak pihak untuk menghubungkan server dan client pada suatu jaringan LAN (local area network).

Teknologi wireless banyak digunakan oleh masyarakat, karena harga yang sudah terjangkau dan menghemat biaya untuk penarikan kabel, selain itu teknologi ini sangat praktis dan efisien. Mengingat semakin banyaknya pelanggan (client) yang ingin terhubung pada jaringan LAN tersebut, maka untuk memudahkan koneksitivitas antara client dan server digunakan teknologi wireless. Dalam hal ini antena berfungsi sebagai perangkat yang menghubungkan server dan client.

Dalam sistem komunikasi wireless, peranan antena sangat penting yaitu untuk memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel. Sehingga memungkinkan komunikasi dalam suatu jaringan wireless LAN. Antena yang digunakan dalam jaringan wireless LAN disesuaikan dengan lingkup jangkauan yang diharapkan.

Untuk menjangkau area 360

^ο

pada suatu jaringan wireless LAN maka digunakan antena omnidirectional, selain itu untuk mengefektifkan pancaran sinyal pada arah dan daerah tertentu saja maka digunakan antena sektoral.

Antena omnidirectional merupakan antena yang memiliki pola nondirectional pada salah satu bidang dan pola directional pada bidang yang lain.

Bentuk pola radiasi antena omnidirectional digambarkan seperti bentuk donat

(doughnut) dengan pusat berimpit. Sedangkan antena sektoral adalah antena yang

mempunyai jangkauan wilayah tertentu saja atau antena yang memancarkan sinyal

ke arah tertentu saja. Penggunaan antena omnidirectional atau antena sektoral

(15)

adalah tergantung pada kebutuhan. Antena yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz sudah banyak digunakan, karena frekuensi 2,4 GHz merupakan standar dari protokol IEEE 802.11 b/g untuk wireless LAN. Sehingga antena omnidirectional dan antena sektoral yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz menjadi pilihan operasional yang sangat berguna dan fleksibel dalam jaringan wireless LAN.

1.2 Perumusan Masalah

Perancangan antena yang digunakan dalam jaringan wireless LAN disesuaikan dengan kebutuhan dan lingkup jangkauan yang diharapkan. Pada suatu jaringan wireless LAN yang memiliki client pada area 360 maka

^ο

digunakan antena omnidirectional, sedangkan untuk mengefektifkan pancaran sinyal pada daerah tertentu saja maka digunakan antena sektoral.

Dalam merancang antena omnidirectional, suatu elemen antena diasumsikan ½ λ, agar dapat meradiasikan ke area 360 pada bidang horisontal.

^ο

Tujuan utama dalam merancang suatu antena omnidirectional yang dipasang di sisi server adalah memancarkan sinyal ke area 360 , agar dapat mengcover client

^ο

di sekitar jaringan wireless LAN. Antena omnidirectional untuk frekeunsi 2,4 GHz, ada yang terbuat dari kabel coaxial konektor N-type, plat PCB, dan sebagainya.

Antena sektoral hanya melayani sektor tertentu saja sedangkan sinyal ke sektor lain ditiadakan dengan memberi reflektor di sisi belakang antena sektoral tersebut. Jenis-jenis antena sektoral antara lain yaitu antena sektoral 60 ,

^°

90 ,

^°

120 dan

°

180 . Angka dengan satuan derajad tersebut menyatakan lebar sektor

^°

yang dapat dilayani.

Pada tugas akhir ini, akan dilakukan rancang bangun suatu antena

omnidirectional dengan frekuensi 2,4 GHz yang terbuat dari kabel coaxial dan

elemennya terdiri dari ½ λ sehingga mendapatkan pola radiasi yang menyebar ke

area 360 , serta rancang bangun suatu antena sektoral

^ο

120 dengan frekuensi 2,4

^°

GHz yang terbuat dari kawat tembaga dan diberi reflektor sehingga dapat

melayani client pada area 120 .

^°

(16)

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Rancang bangun antena omnidirectional dengan frekuensi 2,4 GHz yang terbuat dari kabel coaxial dan elemennya terdiri dari ½ λ sehingga mendapatkan pola radiasi yang menyebar ke area 360 pada bidang

^°

horisontal.

2. Rancang bangun antena sektoral 120 dengan frekuensi 2,4 GHz yang

^°

terbuat dari kawat tembaga dan diberi reflektor sehingga pancaran sinyal hanya pada area 120 atau dapat melayani

^°

client pada area 120 pada

^°

bidang horisontal.

1.4 Tujuan

Tujuan dari tugas akhir ini adalah merancang serta membangun antena omnidirectional dan antena sektoral 120 pada frekuensi kerja 2,4 GHz yang

^°

dapat bekerja sebagai pemancar atau penerima untuk konektivitas jaringan wireless Local Area Network (WLAN). Dengan adanya antena tersebut diharapkan dapat digunakan sebagai penghubung antara server dan client pada jaringan wireless LAN, sehingga dapat menciptakan komunikasi yang lebih praktis dan efisien. Hasil dari tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat untuk memperoleh wawasan yang lebih luas tentang teknologi antena, khususnya antena omnidirectional dan antena sektoral serta dapat diimplementasikan ke sistem yang nyata.

1.5 Metodologi

Untuk menyelesaikan tugas akhir ini, dilakukan langkah - langkah sebagai berikut :

a. Studi Literatur dan Konsultasi

Pada tahap ini dilakukan proses pembelajaran tentang konsep dasar antena,

sistem antena omnidirectional dan antena sektoral serta mempelajari

konfigurasi jaringan wireless LAN. Hal ini dilakukan dengan banyak

(17)

membaca referensi dari buku, mencari data di internet. Pada tahap ini juga dilakukan konsultasi dengan dosen pembimbing.

b. Rancang Bangun Antena Omnidirectional dan Antena Sektoral

Proses ini dilakukan dengan terlebih dahulu menetukan spesifikasi dari antena omnidirectional dan antena sektoral yang akan dibuat. Pada tahap ini akan dilakukan perancangan antena omnidirectional dengan frekuensi 2,4 GHz yang terbuat dari bahan kabel coaxial dan elemennya terdiri dari ½ λ untuk mendapatkan pola radiasi yang menyebar pada area 360 , serta perancangan

^ο

antena sektoral 120 dengan frekuensi 2,4 GHz yang terbuat dari kawat

^°

tembaga dan diberi reflektor. Sebelum membuat antena, maka akan disimulasikan terlebih dahulu pada software 4NEC2. Berdasarkan hasil rancangan tersebut akan dilakukan pembuatan antena omnidirectional dan antena sektoral 120 sesuai dengan yang diharapkan.

^°

c. Pengujian dan Pengukuran Parameter Antena

Dari hasil antena yang telah dibuat, maka akan dilakukan pengujian dan pengukuran parameter antena tersebut. Paramater antena yang diukur antara lain : pola radiasi, frekuensi kerja, VSWR, return loss, bandwith, gain, polarisasi dan impedansi input yang dihasilkan.

1.6 Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini dibagi dalam lima bab sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini berisikan latar belakang,, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan, metodologi dan sistematika pembahasan.

BAB 2 TEORI RADIASI ANTENA OMNIDIRECTIONAL DAN SEKTORAL

Bab ini memberikan teori untuk menunjang penyelesaian masalah dalam

tugas akhir ini. Teori yang diberikan antara lain konsep dasar tentang

antena, konfigurasi antena omnidirectional dan antena sektoral, kabel

coaxial dan jaringan wireless LAN.

(18)

BAB 3 RANCANG BANGUN ANTENA 2,4 GHz UNTUK JARINGAN WIRELESS LAN

Bab ini membahas tentang spesifikasi antena yang akan dirancang serta rancang bangun antena omnidirectional dan antena sektoral, yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz unuk jaringan wireless LAN.

BAB 4 PENGUJIAN DAN PENGKURAN PARAMTER ANTENA

Bab ini membahas tentang pengujian dari antena yang telah dibuat dan pengukuran parameter utama antena, antara lain : pola radiasi, frekuensi kerja, VSWR, return loss, bandwith, gain, polarisasi dan impedansi input antena.

BAB 5 KESIMPULAN

Bab ini berisikan kesimpulan dari hasil rancang bangun, pengujian dan

pengukuran parameter antena.

(19)

BAB 2

TEORI RADIASI ANTENA OMNIDIRECTIONAL DAN SEKTORAL

Landasan teori sangat diperlukan dalam rancang bangun antena omnidirectional dan antena sektoral, sehingga akan dihasilkan suatu rancangan sesuai dengan yang diharapakan. Pada bab ini akan dibahas teori dasar yang berkaitan dengan rancang bangun antena omnidirectional dan antena sektoral, yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz untuk jaringan wireless LAN.

2.1 Pengertian Antena

Antena adalah perangkat yang berfungsi untuk memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik dari media kabel ke udara atau sebaliknya dari udara ke media kabel. Dalam sistem komunikasi wireless peranan antena sangat penting, yaitu untuk meradiasikan dan menerima gelombang elektromagnetik. Antena merupakan suatu piranti transisi antara saluran transmisi dan udara bebas. Karena merupakan perangkat perantara antara media kabel dan udara, maka antena harus mempunyai sifat yang sesuai (match) dengan media kabel pencatunya. Antena juga merupakan transducer, karena mengubah arus listrik bolak-balik (ac) menjadi gelombang elektromagnetik.

Jenis antena antara lain adalah antena isotropis, antena omnidirectional, dan antena sektoral. Antena isotropis (isotropic) merupakan sumber titik yang memancarkan daya ke segala arah dengan intensitas yang sama, seperti permukaan bola. Antena ini tidak ada dalam kenyataan dan hanya digunakan sebagai dasar untuk merancang dan menganalisa struktur antena yang lebih kompleks. Antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan daya ke area 360 , dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk donat (doughnut)

ο

dengan pusat berimpit. Antena ini ada dalam kenyataan, dan dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks.

Contoh antena ini adalah antena dipole setengah panjang gelombang. Sedangkan

antena sektoral adalah antena yang mempunyai jangkauan wilayah pada sektor

(daerah) tertentu saja. Ketiga jenis antena di atas merupakan antena tunggal, dan

(20)

bentuk pola radiasinya tidak dapat berubah tanpa merubah fisik antena atau memutar secara mekanik dari fisik antena.

2.2 Mekanisme Radiasi Antena

Proses radiasi atau perambatan gelombang dari antena menuju ruang udara bebas adalah analogi dengan gelombang yang terjadi bila sebuah batu dijatuhkan ke dalam air. Pada sekeliling tempat jatuh batu di permukaan air tersebut akan timbul gelombang-gelombang yang bergerak menjauh. Lingkaran-lingkaran gelombang tersebut lebih dari satu. Demikian juga gelombang-gelombang atau garis-garis medan listrik yang berbentuk loop akan timbul di sekeliling antena.

Fenomena radiasi atau perambatan energi menuju udara bebas disebabkan oleh muatan listrik yang bergerak dengan kecepatan yang selalu berubah-ubah, atau dengan kata lain muatan listrik tersebut bergerak dengan percepatan. Muatan listrik yang diam atau statis tidak menyebabkan radiasi (gambar 2.1.a), demikian juga muatan listrik yang bergerak dengan kecepatan konstan (tidak ada percepatan) pada penghantar dengan panjang tertentu tidak mengakibatkan radiasi (gambar 2.1.b).

Ketika muatan listrik yang bergerak sampai di ujung penghantar, terjadi pemantulan sehingga muatan mendapatkan percepatan/perlambatan atau kecepatannya berubah yang mengakibatkan radiasi (gambar 2.1.c). Radiasi akan terjadi juga bila penghantar tidak lurus (bengkok, diameter berubah) yang dialiri oleh muatan listrik dengan kecepatan konstan. Perubahan kecepatan terjadi saat muatan listrik melewati bagian penghantar yang tidak lurus sehingga menimbulkan perubahan kecepatan (gambar 2.1.d). Begitu juga muatan listrik yang harmonik bergerak maju-mundur sepanjang penghantar akan menyebabkan radiasi (gambar 2.1.e) [1].

Penjelasan mengenai radiasi diatas dapat dilihat pada gambar 2.1 sebagai

berikut :

(21)

Gambar 2.1 Radiasi dihasilkan oleh muatan bergerak dengan percepatan [1]

(22)

2.3 Pola Radiasi Antena

Pola radiasi adalah penggambaran pancaran energi suatu antena sebagai fungsi koordinat ruang. Pola radiasi (radiation pattern) merupakan salah satu parameter penting dari suatu antena. Parameter ini sering dijumpai dalam spesifikasi suatu antena, sehingga dapat dilihat bentuk pancaran yang dihasilkan oleh antena tersebut. Pola ini dibuat untuk mengukur kuat medan pada setiap titik permukaan di sekitar antena dengan antena sebagai pusatnya. Penggambaran pola radiasi adalah tiga dimensi, tetapi biasanya pola radiasi yang terukur merupakan irisan dua dimensi dari pola tiga dimensi, di bidang horisontal atau vertikal.

(a) dua dimensi (b) tiga dimensi Gambar 2.2 Dimensi pola radiasi [1]

Pola radiasi suatu antena pada umumnya terdiri dari sebuah lobe utama

(main lobe) dan beberapa lobe kecil (minor lobe). Main lobe adalah bagian pola

radiasi pada arah tertentu yang mempunyai nilai maksimum. Minor lobe adalah

bagian pola radiasi selain main lobe. Minor lobe merupakan bagian pola radiasi

yang tidak diinginkan. Minor lobe terdiri dari side lobe dan back lobe. Side lobe

merupakan bagian pola radiasi yang terletak disamping main lobe dan merupakan

(23)

bagian minor lobe yang terbesar. Back lobe adalah bagian pola radiasi yang berlawanan arah dengan main lobe.

Gambar 2.3 Pola radiasi dari suatu antenna [2]

Apabila dilihat dari penamaan bidang, maka pola radiasi ada empat macam, yaitu : Bidang H ialah bidang magnet dari pola radiasi antena, bidang E ialah medan listrik dari pola radiasi antena, bidang elevasi ialah pola radiasi yang diamati dari sudut elevasi dan bidang azimuth ialah pola radiasi yang diamati dari sudut azimuth. Bidang H dan bidang E adalah saling tegak lurus dan antara bidang elevasi dan bidang azimuth juga saling tegak lurus.

Gambar 2.4 Ilustrasi bidang pola radias [2]

(24)

Pada gambar 2.4 di atas memperlihatkan bentuk koordinat pada bidang pola radiasi, untuk warna hijau ialah bidang azimuth atau bidang H, sedangkan warna ungu menjelaskan bidang elevasi atau bidang E.

2.3.1 Pola Radiasi Antena Omnidirectional

Antena Omnidirectional adalah antena yang memancarkan daya area 360 , dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk donat (doughnut)

ο

dengan pusat berimpit.

Gambar 2.5 Pola radiasi bentuk donat [2]

Antena omnidirectional pada umumnya mempunyai pola radiasi 360 derajat apabila pola radiasinya dilihat pada bidang medan magnet (H). Pada gambar 2.6 dapat dilihat pola radiasi antena omnidirectional. Potongan medan horizontal memperlihatkan radiasi yang berbentuk lingkaran 360 derajat.

Potongan medan vertikal memperlihatkan penampang medan yang sangat tipis

pada sumbu vertikal.

(25)

(a) (b) Gambar 2.6 Bentuk pola radiasi antena omnidirectional [3]

(a) Pola radiasi bidang medan magnet (H) (b) Pola radiasi bidang medan listrik (E)

2.3.2. Pola Radiasi Antena Sektoral

Antena sektoral adalah antena yang mempunyai jangkauan wilayah pada

sektor (daerah) tertentu saja. Berbeda dengan antena omnidirectional yang dapat

memancarkan sinyal dalam jangkauan 360 derajat. Antena sektoral hanya dapat

memancarkan sinyal pada wilayah / sektor yang terbatas, biasanya 45-180 derajat

saja. Keuntungan yang diperoleh dengan membatasi wilayah pelayanan tersebut

adalah antena sektoral mempunyai gain yang lebih besar daripada antena

omnidirectional. Pada gambar 2.7 dapat dilihat potongan medan horizontal antena

sektoral yang hanya melebar pada satu sisi saja. Sedangkan pada potongan medan

vertikal sangat pipih seperti antena omnidirectional.

(26)

(a) (b) Gambar 2.7 Bentuk pola radiasi antena sektoral [3]

(a) Pola radiasi bidang medan magnet (H) (b) Pola radiasi bidang medan listrik (E)

2.4 Polarisasi

Polarisasi gelombang didefinisikan sebagai arah dari vektor medan listrik terhadap arah rambatan. Polarisasi antena pada arah tertentu merupakan polarisasi dari gelombang yang dipancarkan oleh antena tersebut. Polarisasi gelombang dikelompokkan menjadi polarisasi linear, lingkaran (circular) dan ellips.

2.4.1 Polarisasi Linear

Polarisasi linear adalah vektor medan listrik tetap berada pada bidang

yang sama dengan arah rambatan. Polarisasi linear terjadi jika suatu gelombang

yang berubah menurut waktu pada suatu titik di ruang memiliki vektor medan

elektrik pada titik tersebut selalu berorientasi pada garis lurus yang sama pada

setiap waktu. Suatu gelombang yang dipolarisasi linear yang dipancarkan di atas

permukaan bumi disebut terpolarisasi tegak (vertically polarized), jika medan

listrik tegak lurus permukaan bumi dan terpolarisasi mendatar (horizontally

polarized), jika vektor medan listrik sejajar dengan permukaan bumi.

(27)

Gambar 2.8 Polarisasi linear [3]

2.4.2 Polarisasi Melingkar (Circular Polarization)

Polarisasi melingkar terjadi jika suatu gelombang yang berubah menurut waktu pada suatu titik memiliki vektor medan elektrik pada titik tersebut berada pada jalur lingkaran sebagai fungsi waktu. Polarisasi melingkar dibagi menjadi dua, yaitu Left Hand Circular Polarization (LHCP) dan Right Hand Circular Polarization (RHCP). Bila perputarannya sesuai dengan arah jarum jam yang dilihat dalam arah rambatan, maka polarisasinya disebut sebagai ke kanan (RHCP). Jika perputarannya berlawanan dengan arah jarum jam, maka polarisasinya adalah ke kiri (LHCP).

Gambar 2.9 Polarisasi melingkar [3]

(28)

2.4.3 Polarisasi Ellips

Pada keadaan tertentu, vektor medan listrik dapat berputar terhadap garis rambatan. Alur yang digambarkan oleh ujung dari vektor medan listrik dapat berbentuk ellips dan hal ini disebut sebagai polarisasi ellips. Polarisasi ellips terjadi ketika gelombang yang berubah menurut waktu memiliki vektor medan listrik berada pada jalur kedudukan elips pada ruang.

Gambar 2.10 Polarisasi ellips [3]

2.5 Bandwith

Bandwith (lebar jalur) antena merupakan rentang frekuensi dimana unjuk kerja antena sesuai dengan karakteristik dan standar yang telah ditentukan. Untuk antena broadband, lebar jalur biasanya dinyatakan sebagai perbandingan frekuensi sisi atas dan frekuensi sisi bawah. Sebagai contoh lebar jalur 10:1, menunjukkan bahwa frekuensi teratas 10 kali frekuensi terbawah. Untuk antena narrowband, lebar jalur dinyatakan sebagai persentase perbedaan frekuensi (frekuensi teratas dikurangi frekuensi terbawah) terhadap frekuensi tengahnya.

Sebagai contoh lebar jalur 5 % menunjukkan bahwa beda frekuensi operasi yang diterima adalah 5 % frekuensi tengah [4].

Pemakaian sebuah antena dalam sistem pemancar atau penerima selalu

dibatasi oleh daerah frekuensi kerjanya. Pada range frekuensi kerja tersebut antena

dituntut harus dapat bekerja dengan efektif agar dapat menerima atau

memancarkan gelombang pada band frekuensi tertentu. Pengertian harus dapat

bekerja dengan efektif adalah bahwa distribusi arus dan impedansi dari antena

(29)

pada range frekuensi tersebut benar-benar belum banyak mengalami perubahan yang berarti. Sehingga pola radiasi yang sudah direncanakan serta VSWR yang dihasilkannya masih belum keluar dari batas yang diijinkan. Daerah frekuensi kerja dimana antena masih dapat bekerja dengan baik dinamakan bandwidth antenna. Sebagai contoh, sebuah antena bekerja pada frekuensi tengah sebesar f

C

, namun antena tersebut juga masih dapat bekerja dengan baik pada frekuensi f

_l

(di bawah f

C

) sampai dengan f

h

( di atas f

C

), maka lebar bandwidth dari antena tersebut adalah (f

h

– f

l

). Tetapi apabila dinyatakan dalam persentase, maka bandwidth antena tersebut adalah [4] :

BW =

c l h

f f f

−

x 100 % (2.1)

Bandwidth yang dinyatakan dalam persentase, biasanya digunakan untuk menyatakan bandwidth antena-antena yang memliki band sempit (narrowband).

Sedangkan untuk band yang lebar (broaband) biasanya digunakan definsi rasio antara batas frekuensi atas dengan frekuensi bawah [4].

BW =

l h

f

f (2.2)

2.6 Beamwidth

Beamwidth (lebar berkas) adalah besar sudut antar arah radiasi yang bernilai sama pada sisi-sisi mayor lobe. Lebar berkas didefinisikan oleh half power beamwidth (HPBW) dan first null beamwidth (FNBW). HPBW adalah lebar berkas (sudut) diantara sisi-sisi main lobe yang nilai dayanya setengah dari nilai daya maksimum/puncak main lobe, HPBW disebut juga lebar berkas -3 dB.

FNBW adalah sudut diantara sisi-sisi main lobe yang nilai dayanya nol. Nilai daya maksimum atau nilai puncak main lobe dapat menunjukkan kualitas pemancaran atau penerimaan suatu antena. Kualitas ini disebut dengan efisiensi berkas (beam efficiency / BE). Efisiensi berkas merupakan perbandingan daya pada main lobe dengan daya total antena [4].

antena pada terima atau pancar Daya

lobe main pada terima atau pancar

BE

=

Daya (2.3)

(30)

Gambar 2.11 Lobe pada pola radiasi antenna [4]

2.7 Kerapatan Daya Radiasi

Kerapatan daya radiasi adalah jumlah daya yang diradiasikan suatu antena di dalam suatu permukaan daerah seluas 4

π

r

²

yang berjarak r dari antena [4].

r

2

4 ad Wrad Pr

= π

(2.4)

2.8 Intensitas Radiasi

Satuan luas bidang dua dimensi yang bersudut adalah radian. Jika

diketahui suatu lingkaran dengan jari-jari r, maka satu radian adalah luas bidang

bersudut yang mempunyai panjang garis dari pusat ke garis lengkung (jari-jari)

sebesar r dan panjang garis lengkung adalah r juga. Sehingga keliling lingkaran

sama dengan 2

π

r atau 2

π

radian . Satuan luas ruang tiga dimensi yang bersudut

adalah steradian. Jika diketahui suatu bola dengan jari-jari r, maka satu steradian

adalah ruang yang bersudut (sudut ruang) yang berjarak r dari pusat bola dan di

(31)

permukaaan bola mempunyai luas sebesar r . Jika luas lingkaran di permukaan

²

bola yang berjarak r adalah 4π r

²

, maka luasnya sama dengan 4π sr [4].

rad

2

1 sr

1

=

[2.5]

Intensitas radiasi adalah daya yang diradiasikan atau dipancarkan dari suatu antena per unit sudut ruang atau merupakan perkalian antara kerapatan radiasi dengan kuadrat jarak [4].

Wrad r

U

= ²

[2.6]

dimana :

U = intensitas radiasi (W/sr atau W/ rad )

²

Wrad = kerapatan radiasi (W/ m )

²

r = jarak dari antena (m)

2.9 Directivity

Directivity ( D

_o

) atau keterarahan adalah harga maksimum directive gain pada arah tertentu. Directive gain ( Dg ) adalah perbandingan intensitas radiasi suatau antena pada arah tertentu dengan intensitas radiasi antena referensi (sumber isotropis) [4].

ad Pr

U 4 U D U

o g

= π

=

[2.7]

ad Pr

U 4 U

D U

^max

o max o

= π

=

[2.8]

Untuk sumber isotropis, directive gain dan directivity sama dengan satu, jika U

=

U

_o =

U

_max

. Directitivity sumber isotropis sama dengan satu, jika daya radiasi sama baik pada semua arah. Untuk sumber lain, nilai directivity lebih besar dari satu yang menunjukkan keterarahan antena dibandingkan sumber isotropis, sedangkan nilai directive gain kurang dari satu atau bisa juga sama dengan satu [4].

2.10 Gain Antena

Gain atau penguatan antena pada arah tertentu adalah perkalian 4 dengan

π

nilai perbandingan antara intensitas radiasi pada arah tertentu dan daya bersih

(32)

yang diterima antena dari pemancar. Jika arah tidak disebutkan, nilai power gain biasanya diambil dalam arah maksimum. Gain antena (G) dapat dihitung dengan menggunakan antena lain sebagai antena standard atau sudah memiliki gain standard, dimana akan dibandingkan daya yang diterima antara antena standard dengan antena yang akan diukur dari antena pemancar yang sama dan dengan daya yang sama.

Pin

) , ( U 4 total input Daya

radiasi Intensitas 4

Gain

= π = π θφ

(2.9) Gain mempunyai kaitan erat dengan directivy dimana pada gain, efisiensi antena ikut diperhitungkan. Efesiensi antena yang dimaksud merupakan efisiensi total yang diperoleh sebagai akibat adanya rugi-rugi (losses), antara lain karena mismatch antara saluran transmisi dengan antena, rugi-rugi pada konduktor, dan rugi-rugi pada bahan dielektrik.

D

G

=η

(2.10) dimana :

G = Gain

=

η

Efisiensi antenna D = Directivity

2.11 Impedansi Masukan Antena

Impedansi masukan adalah impedansi yang ditunjukkan oleh antena pada terminalnya atau perbandingan antara komponen medan listrik dan medan magnet pada suatu titik. Impedansi masukan merupakan nilai perbandingan antara tegangan dan arus pada terminal antena [4].

I

Z

_in =

V (2.11)

dimana :

Zin = impedansi input (Ω)

V = tegangan terminal input (Volt)

I = arus terminal input (Ampere)

(33)

Impedansi antena terdiri dari bagain riil dan imajiner, yang dapat dinyatakan dengan :

Z

in

= R

in

+ j X

in

(2.12) Resistansi input (R

in

) menyatakan tahanan disipasi. Reaktansi input (X

in

) menyatakan daya yang tersimpan pada medan dekat dari antena.

2.12 VSWR

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) adalah perbandingan antara tegangan maksimum dan minimum pada suatu gelombang berdiri akibat adanya pantulan gelombang yang disebabkan impedansi input antena dengan saluran transmisi yang tidak matching. Besar nilai VSWR yang ideal adalah satu, yang berarti semua daya yang diradiasikan antena pemancar diterima oleh antena penerima (matching impedance). Semakin besar nilai VSWR menunjukkan daya yang dipantulkan juga semakin besar dan semakin tidak match.

Pengukuran VSWR berhubungan dengan pengukuran koefisien refleksi dari antena tersebut. Koefisien refleksi (

Γ

) merupakan perbandingan level tegangan yang kembali ke pemancar atau tegangan pantul (V-) dengan tegangan datang yang menuju beban (V+).

₊

= −

Γ

V

V (2.13)

Hubungan antara koefisien refleksi, impedansi karakteristik saluran (Zo) dan impedansi beban (Zl) adalah sebagai berikut [5]:

Zo Zl

+

= −

Γ

(2.14)

Harga koefisien refleksi dapat bervariasi antara 0 sampai 1. Jika koefisien

refleksi = 0 berarti seluruh daya yang dikirim oleh pemancar diterima oleh antena

penerima (matched), jika nilai koefisien refleksi = 1 berarti sinyal yang datang ke

beban seluruhnya dipantulkan kembali ke sumbernya semula. Sedangkan nilai

(34)

VSWR adalah antara 1 sampai

∞

. Dalam prakteknya, VSWR harus bernilai lebih kecil dari 2 (dua).

Nilai VSWR dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

min max

V

VSWR

=

V (2.15)

− Γ

Γ

= +

1 VSWR 1 (2.16)

2.13 Antena Omdirectional

Antena omnidirectional adalah antena yang memancarkan daya area 360 ,

^ο

dan bentuk pola radiasinya digambarkan seperti bentuk donat (doughnut). Antena ini ada dalam kenyataan, dan dalam pengukuran sering digunakan sebagai pembanding terhadap antena yang lebih kompleks. Contoh antena ini adalah antena dipole setengah panjang gelombang. Antena omnidirectional yang dipasang pada sisi server dapat melayani setiap client pada area 360 dalam suatu

^ο

area WiFi. Suatu elemen antena omnidirectional diasumsikan ½ λ, agar dapat meradiasikan daya pada area 360 dengan intensitas yang sama

^ο ^{[ ]}¹⁵

. Antena omnidirectional untuk frekeunsi 2,4 GHz, ada yang terbuat dari kabel coaxial konektor N-type, plat PCB, dan sebagainya.

Antena omnidirectional memiliki pola radiasi 360 derajat secara

horizontal, sehingga bagus digunakan sebagai antena access point. Antena

omnidirectional lebih banyak mempunyai polarisasi vertikal, meskipun tersedia

juga polarisasi horizontal. Antena omnidirectional dengan polarisasi horizontal

biasanya lebih mahal dibandingkan antena omnidirectional yang berpolarisasi

vertikal, karena jika polarisasinya horizontal maka lebih kompleks dalam

pembuatannya dan diproduksi dalam jumlah yang sedikit. Gain dari antena

omnidirectional adalah antara 3dB-12Db [6]. Salah satu jenis antena

omnidirectional adalah antena omnidirectional coliner. Polarisasi antena

omnidirectional coliner adalah vertikal. Contoh antena omnidirectional dapat

dilihat pada gambar 2.14 sebagai berikut :

(35)

Gambar 2.12 Antena Omnidirectional [7]

2.14 Antena Sektoral

Antena sektoral adalah antena yang mempunyai jangkauan wilayah pada sektor (daerah) tertentu saja. Ada bermacam-macam jenis antena sektoral antara lain yaitu antena sektoral 60 ,

^°

90 ,

^°

120 dan

^°

180 . Angka dengan satuan derajad

^°

tersebut menyatakan lebar sektor yang dapat dilayani.

Antena sektoral hanya dapat memancarkan sinyal pada wilayah / sektor yang terbatas, biasanya 45-180 derajat saja, berbeda dengan antena omnidirectional yang dapat memancarkan sinyal dalam jangkauan 360 derajat.

Keuntungan yang diperoleh dengan membatasi wilayah servis tersebut adalah antena sektoral mempunyai gain yang lebih besar daripada antena omnidirectional.

Antena sektoral memiliki pola radiasi pada wilayah yang terbatas,

biasanya berkisar antara 45 sampai

^°

180 . Gain dari antena sektoral adalah

^°

(36)

antara 9 dB–19 dB [7]. Contoh antena sektoral dapat dilihat pada gambar 2.15 sebagai berikut :

Gambar 2.13 Antena Sektoral [7]

2.15 Kabel Koaksial

Kabel koaksial merupakan salah satu saluran transmisi yang biasa digunakan untuk menghubungkan sutau perangkat dengan antena. Kabel koaksial merupakan kabel transmisi berfrekuensi tinggi yang terdiri dari kawat tembaga yang terbungkus dalam pelindung logam dan dilengkapi pelindung plastik eksternal. Kabel jenis ini mampu meredam noise untuk meningkatkan kualitas transmisinya. Keuntungan menggunakan kabel koaksial adalah murah dan jarak jangkauannya cukup jauh, memiliki perlindungan terhadap derau yang lebih tinggi dan mampu mengirimkan data dengan kecepatan standar.

Kabel koaksial mengandung penghantar yang terbuat dari tembaga pada bagian inti. Penghantar ini diselubungi dengan penyekat (isolator) serta diselubungi dengan kawat, dan kawat dibungkus dengan penyekat. Kabel koaksial biasa digunakan untuk koneksi jaringan lokal, koneksi TV kabel atau antena TV.

Kecepatan data berkisar 100 Mbps sampai 2,4 Gbps.

Jenis-jenis kabel koaksial yang umum digunakan antara lain adalah [8]:

(37)

- RG-8, memilki impendance 50 Ω dan digunakan untuk thick Ethernet - RG-11, memilki impendance 50 Ω dan digunakan untuk thick Ethernet - RG-58, memilki impendance 50 Ω dan digunakan untuk thick Ethernet - RG-213, memilki impendance 50 Ω dan digunakan untuk thick Ethernet - RG-214, memilki impendance 50 Ω dan digunakan untuk thick Ethernet - RG-142, memilki impendance 50 Ω dan digunakan untuk thick Ethernet - RG-59, memilki impendance 75 Ω dan digunakan untuk kabel TV

Gambar 2.14 Kabel koaksial [8]

Kabel koaksial sangat ideal untuk membawa atau menghantarkan sinyal listik yang berfrekuensi tinggi, seperti : kabel penghubung antara TV dan antena atau untuk menghubungkan perangkat radio dengan antena.

2.16 Jaringan Wireless Local Area Network (W-LAN)

Wireless LAN merupakan suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya melalui udara menggunakan frekuensi radio. Prinsip dasar pada jaringan wireless LAN pada dasarnya sama dengan jaringan LAN yang menggunakan kabel, perbedaan yang utama adalah pada media transmisinya, yaitu wireless LAN melalui udara. Sedangkan pada jaringan wired LAN media transmisi melalui kabel. Pengguna jaringan wireless LAN saat ini semakin banyak, karena memiliki beberapa kelebihan. Kelebihan dari wireless LAN antara lain adalah sebagai berikut:

•

Dengan sistem wireless LAN, pengguna dapat mengakses informasi

dimanapun. Mobilitas mendorong produktivitas dan keuntungan pelayanan

dibandingkan wired network

(38)

•

Instalasi sistem wireless LAN lebih cepat dan mudah serta dapat mengurangi penggunaan kabel

•

Teknologi wireless memungkinkan jaringan dipasang ditempat dimana wired network tidak bisa dipasang

•

Sistem wireless LAN dapat dikonfigurasi dalam beberapa macam topologi tergantung kebutuhan aplikasi dan instalasi. Konfigurasi dapat dengan mudah diubah dari peer-to-peer network untuk jumlah pengguna yang sedikit sampai pada full infrastruktur network dengan jumlah pengguna yang banyak

•

Lebih praktis dalam pengembangan maupun redesign jaringan karena tanpa merusak/merubah jaringan fisik yang ada

•

Biaya pemeliharaan lebih sedikit

•

Fleksibel

Spesifikasi yang digunakan dalam wireless LAN adalah standar IEEE 802.11 yang biasa juga disebut dengan standar WiFi (Wireless Fidelity). Ada beberapa jenis spesifikasi dari 802,11 yaitu 802.11b, 802.11g, 802.11a, dan 802.11n. Pada umumnya, WiFi menggunakan standarisasi WLAN IEEE 802.11b atau IEEE 802.11g. Pada standar IEEE 802.11b, kecepatan transfer data maksimal yang dapat dicapai adalah 11 Mbps dan beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz.

Sedangkan standar IEEE 802.11g, kecepatan transfer data maksimal dapat mencapai 54 Mbps dengan frekuensi yang sama yaitu 2,4 GHz.

Tabel 2.1 Spesifikasi standar IEEE 802.11 [9]

2.16.1 Komponen Wireless LAN

Suatu jaringan wireless LAN terdiri dari beberapa komponen antara lain adalah sebagai berikut :

a. Access Point

(39)

Access point merupakan perangkat yang menjadi sentral koneksi dari pengguna (user) ke jaringan. Access point adalah penghubung agar client dapat bergabung ke dalam sebuah sistem jaringan. Access point berfungsi mengkonversi sinyal frekuensi radio menjadi sinyal digital yang akan disalurkan melalui kabel dan mengkonversi sinyal digital menjadi sinyal frekuensi radio yang akan disalurkan ke perangkat.

Gambar 2.15 Acces point dari produk Linksys, Symaster, Dlink [9]

b. Wireless LAN Card

Wireless LAN Card merupakan peralatan yang dipasang di Mobile/Desktop PC. WLAN Card ini berfungsi sebagai interface antara sistem operasi jaringan client dengan format interface udara ke access point. WLAN Card dapat berupa PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), ISA Card, USB Card atau Ethernet Card.

Gambar 2.16 Wireless LAN card dari produk Linksys, 3COM [10]

c. Mobile/Desktop PC

Mobile/Desktop PC merupakan perangkat akses untuk pengguna. Pada mobile PC, pada umumnya sudah terpasang port PCMCIA sedangkan desktop PC harus ditambahkan wireless adapter melalui PCI (Peripheral Component Interconnect) card atau USB (Universal Serial Bus).

d. Antena

(40)

Antena merupakan alat untuk mentransformasikan sinyal radio yang merambat pada sebuah konduktor menjadi gelombang elektromagnetik yang merambat di udara. Antena digunakan untuk memperkuat daya pancar.

Gambar 2. 17 Konfigurasi Jaringan Wireless LAN

2.16.2 Topologi Jaringan Wireless LAN

Pada jaringan wireless LAN terdapat dua mode atau topologi untuk menghubungkan client, yaitu :

a. Mode Ad-Hoc

Ad-Hoc merupakan mode jaringan WLAN yang sangat sederhana, karena pada ad-hoc tidak memerlukan access point untuk host dapat saling berinteraksi. Setiap host cukup memiliki transmitter dan reciever wireless untuk berkomunikasi secara langsung satu sama lain, seperti pada gambar 2.18. Kekurangan dari mode ini adalah komputer tidak bisa berkomunikasi dengan komputer pada jaringan yang menggunakan kabel. Selain itu, daerah jangkauan pada mode ini terbatas pada jarak antara kedua komputer tersebut.

Dengan memasangkan nilai SSID (Service Set Identifier) yang sama pada setiap

komputer, maka komputer tersebut sudah dapat saling berhubungan. Ad-Hoc

merupakan mode jaringan peer to peer.

(41)

Gambar 2.18 Mode Ad-Hoc

b. Mode Infrastruktur

Jika komputer pada jaringan wireless ingin mengakses jaringan kabel atau berbagi printer misalnya, maka jaringan wireless tersebut harus menggunakan mode infrastruktur, seperti pada gambar 2.19. Pada mode infrastruktur access point berfungsi untuk melayani komunikasi pada jaringan wireless. Dalam mode infrastruktur, setiap komputer tidak berkomunikasi secara langsung melainkan melalui sebuah acces point. Access point mentransmisikan data pada PC dengan jangkauan tertentu pada suatu daerah. Penambahan dan pengaturan letak access point dapat memperluas jangkauan dari wireless LAN.

Gambar 2.19 Mode Infrastruktur

(42)

BAB 3

RANCANG BANGUN ANTENA 2,4 GHz UNTUK JARINGAN WIRELESS LAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai proses rancang bangun antena omnidirectional dan antena sektoral 120 yang beroperasi pada frekuensi 2,4

^°

GHz. Dalam pembuatan suatu antena, ada beberapa hal yang harus diperhatikan, yaitu bentuk dan arah radiasi yang diinginkan, polarisasi yang dimiliki, frekuensi kerja, lebar band (bandwidth), dan impedansi input yang dimiliki. Untuk menghasilkan antena sesuai dengan yang diharapkan, maka diperlukan perhitungan dan perancangan yang teliti sebelum pembuatan antena tersebut.

3.1 Rancang Bangun Antena Omdirectional

Antena omnidirectional yang akan dirancang memiliki pola radiasi 360

°

pada bidang horisontal dan polarisasi linear. Jenis antena yang akan dirancang adalah antena omnidirectional collinear yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz.

Jenis antena omnidirectional collinear dipilih karena mempunyai gain yang lebih besar dibanding jenis antena omnidirectional yang lain dan mempunyai konstruksi yang lebih kuat. Selain itu disain antena omnidirectional collinear dapat digunakan untuk WiFi.

3.1.1 Struktur Antena Omnidirectional

Struktur atau bahan dasar dari antena omnidirectional yang dirancang terbuat dari kabel koaksial RG-142. Pada Gambar 3.1 memperlihatkan lapisan dari kabel koaksial RG-142 mulai dari lapisan paling luar sampai intinya.

Diketahui dari laporan data (datasheet) RG-142 memiliki velocity factor sebesar 0,695 dan impedansinya sebesar 50 Ω [11].

Gambar 3.1 Kabel koaksial RG-142 [11]

(43)

Ada beberapa tipe konektor untuk kabel koaksial antara lain: BNC, TNC, N-Type, SMA, MCX, MMCX, TWINAX, FME, UHF dan lain sebagainya. Pada tugas akhir ini, digunakan N-type sebagai konektor pada ujung antena. N-type terdiri dari dua macam yaitu male dan female connector.

(a) (b) Gambar 3.2 Konektor kabel koaksial N-type [11]

(a) Female N-connector (b) Male N-connector

N-connector female digunakan sebagai konektor pada ujung antena, dikarenakan pigtail yang menghubungkan antena ke acces point menggunakan N- connector male.

Gambar 3.3 Kabel pigtail [11]

3.1.2 Perancangan Antena Omnidirectional

Rancangan antena omnidirectional terlihat pada Gambar 3.4. Untuk mendisain antena omnidirectional diperlukan perhitungan panjang segmen antena berdasarkan pada panjang gelombang. Gambar 3.4 merupakan disain dari antena omnidirectional yang terdiri dari 8 segmen dan panjang setiap segmen adalah ½ λ.

Suatu elemen antena omnidirectional diasumsikan ½ λ, agar dapat meradiasikan

(44)

daya pada area 360 dengan intensitas yang sama [12]. Pada bagian bawah dari

^ο

antena dihubungkan dengan female N-connector.

Gambar 3.4 Disain antena omnidirectional

Panjang setiap segmen dari antena omnidirectional dipengaruhi oleh faktor pengali dari kabel RG-142 (velocity factor). Velocity factor dari kabel RG-142 adalah 0,695 dan impedansinya 50 Ω (ohm) [13]. Maka untuk mengetahui panjang tiap segmen dari antena, digunakan persamaan sebagai berikut :

f 2

c . v 2

1 λ = (3.1)

dimana :

v = velocity factor dari kabel RG-142 c = kecepatan cahaya

f = frekuensi tengah dari standar 802.11

Setelah diketahui nilai kecepatan cahaya c = 3 x 10

⁸

m/s dan frekuensi yang diambil adalah frekuensi tengah dari range frekuensi standar protokol 802.11 agar antena dapat bekerja optimal pada frekuensi 2,4 GHz. Range frekuensi dari standar protokol 802.11 atau WiFi adalah 2,4000-2,4835 GHz dan frekuensi tengah dari standar tersebut adalah 2,4410 GHz [14]. Panjang gelombang ½ λ pada setiap segmen dari antena omnidirectional adalah sebagai berikut :

mm 7 , 42 m 0427 , 10 0

. 441 , 2 . 2

10 . 3 . 695 , 0 2 1

9

8

= =

= λ

Jadi, panjang setiap segmen antena omnidirectional dirancang 42,7 mm.

3.1.3 Simulasi Antena Omnidirectional Menggunakan Software 4NEC2

4NEC2 (Numerical Electromagnetic Code) merupakan salah satu software

yang dapat digunakan untuk mensimulasikan antena dalam tiga dimensi. Pada

tugas akhir ini sebelum membuat antena omnidirectional, maka terlebih dahulu

akan dilakukan simulasi menggunakan 4NEC2 untuk mendapat hasil yang

maksimal.

(45)

Pada simulasi antena omnidirectional digunakan satu elemen saja.

Penambahan jumlah elemen berpengaruh terhadap kenaikan gain antena, sedangkan pola radiasi antena adalah sama. Sehingga simulasi dengan satu elemen sudah dapat mewakili rancangan antena omnidirectional yang diharapkan, terutama dalam melihat pola radiasi antena omnidirectional tersebut. Hasil simulasi antena omnidirectional berdasarkan software 4NEC2 pada frekuensi 2.4 GHz adalah sebagai berikut.

Gambar 3.5 Setup nilai segmen antena omnidirectional pada software 4NEC2 sumbu Z mempresentasikan panjang segmen antena omnidirectional

Dengan menggunakan setup seperti pada gambar 3.5 maka didapat pola

radiasi untuk antena omnidirectional adalah 360 pada bidang horizontal dan

^ο

nilai VSWR 1,47.

(46)

(a) (b)

Gambar 3.6 Pola radiasi simulasi antena omnidirectional (a) Horizontal plane

(b) Vertical plane

Berdasarkan hasil perhitungan dan simulasi, maka dilakukan pembuatan antena omnidirectional.

3.1.4 Proses Pembuatan Antena Omnidirectional

Setelah diketahui panjang ½ λ untuk setiap segmen antena, maka langkah selanjutnya adalah membuat antena. Proses pembuatan antena omnidirectional 2,4 GHz adalah sebagai berikut :

a. Pemotongan kabel koaksial RG-142 untuk membentuk tiap segmen antena Dengan menggunakan alat bantu seperti pisau atau karter, maka dilakukan pemotongan kabel RG-142 menjadi beberapa segmen dan mengupas sedikit lapisan luar seperti pada gambar 3.7. Panjang tiap segmennya adalah ½ λ yang sudah diketahui pada perhitungan sebelumnya yaitu 42,7 mm.

Gambar 3.7 Panjang tiap segmen

b. Penyambungan setiap segmen yang telah dipotong

(47)

Lapisan paling luar dari kabel akan dikupas menyerupai huruf V. Pada lapisan yang telah dikupas tersebut, digunakan untuk menyambung tiap segmen antena dengan timah solder. Ketika mensolder tiap segmennya secara bersamaan, maka harus diperhatikan jarak antar sambungannya agar panjang tiap segmen 42,7 mm seperti pada perhitungan sebelumnya.

c. Pembuatan balun

Balun juga dibuat dari kabel koaksial RG-142 yang berfungsi untuk matching impedance. Balun tersebut dipasang pada sisi bawah dari antena omnidirectional. Balun dibuat dengan memasang kabel koaksial RG-142 yang sejajar dengan segmen bawah dari antena. Panjang balun yang digunakan adalah

½ λ. Balun ini merupakan salah satu keunggulan pada antena omnidirectional yang dibuat, karena dengan adanya balun tersebut maka matching impedance antara antena dan saluran transmisi akan lebih mudah dan lebih baik.

Gambar 3.8 Balun antena omnidirectional